KR101176369B1 - 슬러지 건조 장치 및 이를 구비한 슬러지 건조 시스템 - Google Patents

슬러지 건조 장치 및 이를 구비한 슬러지 건조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬러지 건조 장치 및 이를 구비하는 슬러지 건조 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 슬러지 건조 장치의 챔버의 외측 하부에 가열판이 부착되며, 가열판이 챔버를 직접 가열하여 챔버 내부로 유입된 슬러지를 건조시킨다.
본 발명은 열매체 등을 이용하는 간접 가열 방식을 사용하지 않고 직접 챔버를 가열하므로, 슬러지 건조 속도가 빠르며 열효율이 높다. 따라서 대량의 슬러지를 처리할 수 있으며 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

Description

슬러지 건조 장치 및 이를 구비한 슬러지 건조 시스템 {Sludge drying apparatus and sludge drying system}
본 발명은 슬러지 건조 장치 및 이를 구비한 슬러지 건조 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 슬러지 건조 장치의 챔버 외부 하측에 가열판이 부착되며 가열판이 챔버를 직접 가열하여 챔버 내부로 유입된 슬러지를 건조하는 슬러지 건조 장치 및 이를 구비하는 슬러지 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 슬러지는 하수나 폐수, 음식물 쓰레기, 가축의 분뇨 등에 의해 생성되는 폐기물로서, 고체 찌꺼기와 수분이 뒤섞인 상태로 형성된다. 이러한 슬러지가 하천 등에 흘러가면 하천 오염은 물론 토양 및 지하수까지 오염시켜 심각한 환경 오염을 야기한다.
슬러지에 의한 환경 오염을 최소화하고자 최근에는 슬러지를 건조하여 수분과 슬러지 건조물을 분리한 후, 수분을 별도 정화 처리하여 하천이나 하수도 등으로 흘려보내고, 슬러지 건조물 또한 재처리 과정을 거쳐 퇴비 등으로 이용하거나 유해 성분을 제거한 후 매립장 등지에 매립하는 방법이 이용된다. 슬러지를 수분과 슬러지 건조물로 분리하기 위해서는 통상적으로 슬러지 건조 장치를 이용한다.
종래의 슬러지 건조 장치는 챔버 내부에 슬러지를 투입한 후 챔버 내부의 슬러지를 가열하여 수분을 증발시키고, 남은 슬러지 건조물을 제거하였다. 이때, 챔버 내부의 슬러지 가열을 위해서 가열 장치가 사용되는데, 가열 장치는 챔버를 직접 가열하는 직접 가열 방식이 아닌 간접 가열 방식을 이용한다. 즉, 종래의 슬러지 건조 장치는 증기를 이용하거나 기름 등과 같은 열매체를 이용해 슬러지를 건조시켰다. 이러한 간접 가열 방식은 가열 시간이 오래 걸리며, 열효율이 좋지 않아 에너지를 낭비하는 문제점이 있다.
또한 슬러지에서 분리된 수분에는 악취 성분 및 각종 세균이 포함되어 있어, 슬러지 건조 장치가 설치된 장소에서는 매우 심한 악취가 발생되는 문제점이 있다. 이러한 이유로 슬러지 건조 장치를 포함한 슬러지 건조 시스템은 설치될 장소를 쉽게 찾을 수가 없어 사회적으로 큰 문제가 되고 있다. 아울러 수분에서 악취가 발생되면 이를 다른 용도로 사용할 수 없다는 문제점도 있다.
본 발명의 목적은 빠르게 가열할 수 있으며, 열효율이 좋은 슬러지 건조 장치 및 이를 포함하는 슬러지 건조 시스템을 제공하는 것이다.
또한 슬러지에서 분리된 수분에서 발생되는 악취를 제거할 수 있는 슬러지 건조 장치 및 이를 포함하는 슬러지 건조 시스템을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치는 챔버, 교반부, 가열판, 탈취부를 포함한다. 챔버는 내부로 슬러지가 유입되며, 외부 공기의 유입이 차단된다. 교반부는 챔버의 내부에서 유입된 슬러지를 교반한다. 가열판은 챔버의 외부 하측에 부착되어 챔버를 직접 가열하여 챔버 내부로 유입된 슬러지를 건조한다. 탈취부는 챔버의 상부에 위치하여 슬러지에서 발생되는 수증기가 통과한다. 탈취부에는 악취를 제거하기 위한 할로겐 고온 램프가 장착된다.
본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치에서 가열판은 전기를 이용해 발열하는 발열 패널(panel)일 수 있다. 발열 패널은 복수개 부착된다.
본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치에서 교반부는 나선형 블레이드 형상일 수 있다. 나선형 블레이드의 끝단에는 제거부가 장착될 수 있다. 제거부는 가열판의 가열에 의해 챔버의 내벽에 눌어붙은 슬러지 건조물을 제거한다.
본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 시스템은 슬러지 건조 장치와 탈취 냉각탑을 포함한다. 탈취 냉각탑은 본체부, 분사부, 증기 유입구, 탈취 냉각부, 배출구를 구비한다. 본체부는 내부가 비어 있다. 분사부는 본체부의 내부 상측에 위치하며, 냉수를 분사한다. 증기 유입구는 슬러지 건조 장치의 탈취부와 연결되어, 슬러지에서 발생되는 수증기를 본체부 내부로 유입시킨다. 탈취 냉각부는 분사부의 아래쪽에 위치하며, 탈취 물질이 내장되어 증기 유입구로 유입된 수증기가 통과하면서 냄새가 제거된다. 탈취 냉각부는 복수개이다. 배출구는 본체부의 하측에 위치하여 물을 배출한다.
본 발명의 슬러지 건조 장치는 가열부가 직접 챔버를 가열하여 챔버 내부로 유입된 슬러지를 건조시킨다. 이러한 직접 가열 방식은 간접 가열 방식과 비교하여 슬러지 건조 속도가 빠르며, 열효율이 높다. 따라서 대량의 슬러지를 처리하는 것이 가능하며 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 슬러지 건조 시스템은 슬러지 건조 장치가 악취를 제거하기 위한 할로겐 고온 램프를 구비하며 탈취 냉각탑이 탈취 물질이 내장된 탈취 냉각부를 구비함으로써, 슬러지에서 분리된 수분에서 발생되는 악취를 제거할 있다. 따라서 슬러지 건조 시스템의 설치에 대한 사람들의 거부감도 줄일 수 있으며, 슬러지에서 분리된 수분을 다른 용도로 쉽게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치의 교반부가 나선형 블레이드 형상인 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탈취 냉각탑의 외관을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탈취 냉각탑을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 시스템을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치의 외관을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치의 교반부가 나선형 블레이드 형상인 것을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 장치(100)는 챔버(110), 교반부(120), 가열판(130), 탈취부(140)를 포함한다. 챔버(110), 교반부(120), 가열판(130), 탈취부(140)는 케이스(101)의 내부에 위치할 수 있다.
챔버(110)는 내부로 슬러지가 유입된다. 이를 위해 챔버(110)에는 슬러지 유입구(111)가 형성된다. 챔버(110)의 하부에는 슬러지 건조물을 배출하기 위한 슬러지 배출구(112)가 형성된다. 챔버(110)는 내부의 압력이 외부의 압력보다 낮은 압력을 유지하도록 외부 공기의 유입을 차단한다. 챔버(110)의 내부 압력을 대기압보다 낮게 유지하면 슬러지의 끓는점이 낮아져, 슬러지가 빨리 가열되며 슬러지 가열에 사용되는 에너지 소비를 줄이 수 있다. 챔버(110) 내부의 압력을 낮추기 위해서 진공 펌프 등과 같은 장치가 이용될 수 있다.
교반부(120)는 챔버(110)의 내부에 장착된다. 교반부(120)는 챔버(110) 내부로 유입된 슬러지를 지속적으로 교반하여 슬러지의 건조가 원활하기 이루어지도록 한다. 교반부(120)는 모터 등과 같은 구동장치와 연결되어 회전하면서 슬러지를 교반할 수도 있다. 본 실시예에서 교반부(120)는 챔버(110) 외부에 기어(121)를 구비하여 모터 등과 같은 구동장치와 연결된다.
가열판(130)은 챔버(110)의 외부 하측에 부착된다. 가열판(130)은 얇은 판 형상으로 제작하여 챔버(110)에 쉽게 부착이 가능하도록 할 수 있다. 가열판(130)은 볼팅(bolting) 방식으로 챔버(110)에 부착될 수 있다. 가열판(130)은 챔버(110)를 직접 가열하여 챔버(110) 내부로 유입된 슬러지를 건조시킨다.
본 실시예에서 가열판(130)은 발열 패널(panel)이지만, 이에 한정되지 않고 챔버(110)를 직접 가열할 수 있는 다양한 부재가 될 수 있다. 발열 패널은 전기를 가하면 발열하는 장치로 전기 에너지를 직접 열 에너지로 변환한다. 발열 패널과 같이 챔버(110)를 직접 가열하는 가열판(130)을 이용하여 챔버(110)를 가열하면 열매체를 가열할 필요가 없으므로, 열매체를 이용하는 종래의 간접 가열 방식과 비교하여, 슬러지 건조 속도가 빠르며 에너지 낭비가 적다. 따라서 적은 비용으로 대량의 슬러지를 처리할 수 있다.
탈취부(140)는 챔버(110)의 상부에 위치한다. 탈취부(140)에는 챔버(110) 내부에서 가열된 슬러지에서 발생되는 수증기가 통과한다. 탈취부(140)는 할로겐 고온 램프(141)가 장착된다. 할로겐 고온 램프(141)는 슬러지에서 발생된 수증기를 1000℃ 이상의 고온으로 재가열하여 수증기에 포함된 악취 성분을 열분해한다. 따라서 수증기 및 이를 냉각시킨 냉각수에서 악취가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
탈취부(140)는 외측을 이중벽(142)으로 할 수 있다. 이중벽(142)은 할로겐 고온 램프(141)에서 발생된 열이 외부로 발산되는 것을 방지한다. 따라서 할로겐 고온 램프(141)에 의한 악취 성분 열분해가 더욱 잘 이루어진다. 또한 할로겐 고온 램프(141)의 열에 의해 슬러지 건조 장치(100)의 다른 부품들이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 단열 효과를 높이기 위해서 이중벽(142) 사이에는 단열재가 삽입될 수 있다.
슬러지 건조 장치(100)는 챔버(110)에서 발생된 수증기가 탈취부(140)로 원활하게 유입되도록 하기 위해 송풍기(143)를 구비할 수 있다. 송풍기(143)를 구비함으로 인해, 챔버(110) 내부의 수증기가 탈취부(140)로 원활히 유입될 뿐만 아니라 탈취부(140) 내부의 수증기가 탈취부(140) 외부로 원활하게 배출된다.
본 실시예에서 교반부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 나선형 블레이드 형상일 수 있다. 나선형 블레이드는 복수개일 수 있으며, 타원 형상으로 결합될 수 있다. 나선형 블레이드는 회전하면서 슬러지를 교반한다.
나선형 블레이드의 끝단에는 제거부(122)가 장착된다. 나선형 블레이트의 끝단이란 타원 형상의 최고 정점 부분으로 챔버(110)의 내벽에 인접한 부분이다. 본 실시예에서 가열판(130)이 직접 챔버(110)를 가열하므로, 챔버(110)의 내벽에는 슬러지 건조물이 눌어붙을 수 있다. 제거부(122)는 챔버(110)의 내벽에 눌어붙은 슬러지 건조물을 긁어서 제거한다. 설사 슬러지 건조물이 눌어붙지 않는 경우에도 제거부(122)는 챔버(110)와 교반부(120) 사이의 공간에 있는 찌꺼기를 제거할 수 있다.
제거부(122)는 내열성 플라스틱 등과 같이 열에 강하면서 탄성이 있는 재질로 형성된다. 따라서 가열판(130)의 열기에 의해 제거부(122)가 손상되지 않으며, 제거부(122)가 챔버(110)의 내벽을 긁을 때 탄성에 의해 제거부(122)가 손상되지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탈취 냉각탑의 외관을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탈취 냉각탑을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탈취 냉각탑(200)은 본체부(210), 분사부(220), 증기 유입구(230), 탈취 냉각부(240), 배출구(250)를 포함한다.
본체부(210)는 내부가 비어 있다. 본체부(210) 내부에는 분사부(220)와 탈취 냉각부(240)가 위치한다. 본체부(210)의 일 측면에는 수증기에 포함되어 있던 가스를 배출하는 가스 배출구(211)가 형성된다. 가스 배출구(211)에는 필터(212)가 장착되어 유해한 오염 물질을 제거한다. 본체부(210)는 프레임(213)에 의해 지지될 수 있다.
분사부(220)에서는 냉수를 분사한다. 분사부(220)에서 분사되는 냉수에 의해 수증기가 식어서 물로 된다. 분사부(220)는 본체부(210)의 내부 상측에 위치한다. 이는 탈취 냉각탑(200)으로 유입된 수증기가 탈취 냉각부(240)를 통과하면서 계속적으로 냉수와 접하도록 하기 위함이다. 분사부(220)에서 분사되는 냉수는 외부에서 공급받을 수도 있으며, 배출구(250)에서 배출되는 물의 일부를 순환시켜 사용할 수도 있다.
증기 유입구(230)는 슬러지 건조 장치의 탈취부와 연결된다. 증기 유입구(230)를 통해 슬러지에서 발생되는 수증기가 본체부(210) 내부로 유입된다. 보다 구체적으로는 증기 유입구(230)는 탈취 냉각부(240)와 연결되어 수증기가 탈취 냉각부(240)로 유입되도록 한다.
탈취 냉각부(240)에는 탈취 물질이 내장된다. 탈취 물질은 냄새를 제거하고 살균을 하기 위한 것으로, 숯, 제올라이트, 광촉매 등과 같은 물질이 될 수 있다. 따라서 수증기가 탈취 냉각부(240)를 통과하면서 냄새가 제거되고 살균이 된다.
탈취 냉각부(240)는 분사부(220)의 하부에 위치한다. 분사부(220)에서 냉수를 분사하면 탈취 냉각부(240)는 냉각되어 수증기가 물로 된다. 탈취 냉각부(240)는 복수개이며, 서로 높이를 달리하여 위치한다. 수증기는 위쪽에 위치한 탈취 냉각부(240)에서부터 아래쪽으로 순차적으로 이동한다. 이 경우 복수의 탈취 냉각부(240)는 지그재그로 위치할 수 있다. 탈취 냉각부(240)가 지그재그로 위치하면, 아래쪽에 위치한 탈취 냉각부(240)도 분사부(220)에서 분사되는 냉수에 직접 닿게 되어 냉각 효과가 좋아진다.
탈취 냉각부(240)는 일측면이 본체부(210)와 접하도록 위치할 수 있다. 본체부(210)는 탈취 냉각부(240)와 접하는 위치에 교체구멍(214)이 형성된다. 탈취 냉각부(240)에 내장된 탈취 물질은 오랫동안 사용하면 탈취 및 살균 기능을 제대로 수행하지 못한다. 이 경우 탈취 물질을 교체해 주어야 하는데, 탈취 물질 교체를 교체구멍(214)을 통해서 하면 쉽게 할 수 있다. 탈취 냉각탑(200)이 작동하는 경우에는 교체구멍(214)을 덮개(215)로 막는다. 덮개(215)는 볼팅 방식으로 본체부(210)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서는 탈취 냉각부(240)를 서랍식으로 만들고, 교체구멍(214)을 통해 탈취 냉각부(240)를 인출 또는 삽입이 가능하도록 할 수도 있다.
본체부(210)의 하측에는 배출구(250)가 위치한다. 배출구(250)는 본체부(210) 내부의 물을 외부로 배출한다. 배출구(250)를 통해서 배출되는 물은 분사부(220)에서 분사된 물 뿐만 아니라 탈취 냉각부(240)를 통과하면서 냉각되어 수증기에서 변한 물도 포함된다. 배출구(250)에서 배출된 물은 저장탱크 등에 저장하여 농업용수 등으로 사용할 수도 있다.
본 실시예에서는 배출구(250)에서 배출되는 물의 일부를 분사부(220)로 순환시키는 순환부(260)를 더 포함한다. 본 실시예에서 순환부(260)는 모터이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 시스템(1000)은 슬러지 건조 장치(100)와 탈취 냉각탑(200)을 포함한다. 슬러지 건조 장치(100)와 탈취 냉각탑(200)은 파이프(300)를 통해 연결된다.
슬러지 건조 장치(100)는 슬러지 유입구(111)를 통해 챔버(110)의 내부로 슬러지를 투입한다. 슬러지가 투입된 챔버(110)는 가열판(130)에 의해 직접 가열되고, 이에 따라 슬러지가 교반부(120)에 의해 교반되면서 가열된다. 슬러지를 가열하면 수분과 각종 가스들이 수증기 형태로 탈취부(140)로 유입되며, 슬러지 건조물은 슬러지 배출구(112)를 통해 외부로 배출된다. 탈취부(140)로 유입된 수증기는 할로겐 고온 램프(141)에서 발생되는 고열에 의해 악취 성분이 열분해된다. 따라서 수증기에서 냄새가 제거된다.
탈취부(140)를 통과한 수증기는 파이프(300)를 통해 탈취 냉각탑(200)의 증기 유입구(230)로 유입된다. 증기 유입구(230)로 유입된 수증기는 복수의 탈취 냉각부(240)를 순차적으로 거치면서 탈취 물질을 통과하게 되고, 따라서 슬러지 건조 장치(100)의 탈취부(140)를 통과함에도 불구하고 잔존해 있는 악취 성분까지 제거된다. 수증기는 탈취 냉각부(240)를 거치는 동안 분사부(220)에서 분사되는 냉수에 의해 물로 변한다. 분사부(220)에서 분사된 물과 수증기에서 변한 물은 배출구(250)를 통해 외부로 배출된다.
본 실시예에 따른 슬러지 건조 시스템(1000)은 슬러지 건조 장치(100)가 직접 가열 방식을 이용함에 따라 슬러지 건조 속도가 빠르며 열효율이 높다. 또한 슬러지 건조에서 발생하는 수증기가 할로겐 고온 램프(141)와 탈취 냉각부(240)를 통과하면서 악취가 제거되고 살균이 된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 슬러지 건조 장치 110 : 챔버
120 : 교반부 122 : 제거부
130 : 가열판 140 : 탈취부
141 : 할로겐 고온 램프 200 : 탈취 냉각탑
210 : 본체부 220 : 분사부
230 : 증기 유입구 240 : 탈취 냉각부
250 : 배출구 260 : 순환부
1000 : 슬러지 건조 시스템

Claims (4)

  1. 내부로 슬러지가 유입되며 외부 공기의 유입이 차단된 챔버와, 상기 챔버의 내부에서 유입된 슬러지를 교반하기 위한 교반부와, 상기 챔버의 외부 하측에 부착되어 상기 챔버를 직접 가열하여 상기 챔버 내부로 유입된 슬러지를 건조하기 위한 가열판과, 상기 챔버 상부에 위치하여 슬러지에서 발생되는 수증기가 통과하고 악취를 제거하기 위한 할로겐 고온 램프가 장착되는 탈취부를 구비하는 슬러지 건조장치와;
    내부가 비어 있는 본체부와, 상기 본체부의 내부 상측에 위치하며 냉수를 분사하는 분사부와, 상기 슬러지 건조장치의 탈취부와 연결되어 슬러지에서 발생되는 수증기를 상기 본체부 내부로 유입시키는 증기유입구와, 상기 분사부의 아래쪽에 서로 높이를 달리하여 지그재그로 위치하며 탈취물질이 내장되어 상기 증기 유입구로 유입된 수증기가 통과하면서 냄새가 제거되는 복수의 탈취 냉각부와, 상기 본체부의 하측에 위치하여 물을 배출하는 배출구를 구비하는 탈취 냉각탑;을 포함하고,
    상기 교반부의 끝단에는 상기 가열판의 가열에 의해 상기 챔버의 내벽에 눌어붙은 슬러지 건조물을 제거하기 위한 제거부가 장착되며,
    상기 배출구로 배출되는 물의 일부를 상기 분사부로 순환시키는 순환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열판은 전기를 이용해 발열하는 발열 패널(panel)이며,
    상기 발열 패널은 복수개 부착되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교반부는 나선형 블레이드 형상인 것을 특징으로 하는 슬러지 건조 시스템.
  4. 삭제
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